埃爾斯沃斯山脈（Ellsworth Mountains），位於(yu) 冰下湖泊埃爾斯沃斯湖（Subglacial Lake Ellsworth）附近，攝於(yu) 2012年12月。圖片來源： Peter Bucktrout，英國南極調查局（British Antarctic Survey ）

南極冰蓋下的湖泊存在大量微生物，因此這些湖泊可能比之前認為(wei) 的更適宜生命生存。

作為(wei) 一項研究的新發現，研究人員可以借此確定出尋找微生物的最佳地點，這些微生物可能是南極地區特有的，並且已經被隔離並進化數百萬(wan) 年。這項發現甚至可以幫助人們(men) 深入了解木土衛星冰層以及火星南部的冰蓋下的類似湖泊。

南極洲厚厚的冰蓋下可以形成湖泊，這是由於(yu) 冰蓋的重量會(hui) 對其底部施加巨大的壓力，從(cong) 而降低了冰的熔點，再加上冰蓋下方的岩石會(hui) 發出少量熱量，以及冰蓋本身可以隔絕其上方的冷空氣。在這一係列作用下，液態水得以積聚成湖泊。

研究人員在南極冰原下發現了四百多個(ge) 這樣的“冰下”湖泊，其中許多已經與(yu) 外界環境以及其他類似的湖泊隔絕了數百萬(wan) 年。

這意味著，這些湖泊中的生命可能同樣古老，可能經曆過地球曆史上持續極端寒冷的時期，這可以使我們(men) 進一步認識生命是如何在極端條件下適應和進化的。

由於(yu) 小型冰下湖泊的水可以快速流入或流出，探險隊選擇了兩(liang) 個(ge) 位於(yu) 冰蓋邊緣的小型冰下湖進行鑽探，目前已經成功完成了工作。此項調查揭示了冰下的確存在微生物，但對於(yu) 孤立在中央冰蓋下的大冰下湖，其中是否存在生命仍懸而未決(jue) 。

目前，倫(lun) 敦帝國理工學院、裏昂大學和英國南極考察隊的研究人員在《科學·進展》（Science Advances）雜誌上的一項研究中已經表明，現在的冰下湖泊可能比它們(men) 形成初期時更適合生命生存。

由於(yu) 陽光無法抵達，冰下湖中的微生物並非通過光合作用獲得能量，而是通過加工化學物質獲得能量。這些化學物質集中在湖床的沉積物中，據認為(wei) 那裏最有可能存在生命。

生命分布得越廣泛，研究人員就越容易進行取樣和檢測。然而，生命分布的廣泛程度取決(jue) 於(yu) 湖水的混合和流動程度及與(yu) 之相關(guan) 的沉積物、營養(yang) 物質和氧氣的均勻分布程度。

圖片來源：Pixabay

在地球表麵的湖泊中，湖水的混合是由對流產(chan) 生的，對流來自於(yu) 空氣流動和太陽加熱。由於(yu) 這兩(liang) 種方式都不能作用於(yu) 冰下湖，因此可以假設冰下湖不存在對流。

然而，正進行上述研究的團隊發現，另一種熱源足以在大部分冰下湖泊中引起對流。這種熱量就是地熱：由行星形成時所遺留下來的熱量與(yu) 放射性元素衰變後所產(chan) 生的熱量結合而成，從(cong) 地球內(nei) 部向外散發。

研究人員的計算表明，這種熱量可以使冰下湖泊產(chan) 生對流、卷起顆粒較小的沉積物，並使氧氣四處流動，讓更多的水體(ti) 成為(wei) 適宜生存的地方。

圖片來源：Pixabay

裏昂大學和英國南極考察隊的首席研究員Louis Couston說：“在南極冰原下與(yu) 世隔絕數百萬(wan) 年的湖泊中的水並非是靜止不動的；實際上，那裏的水是流動的，足以卷起細泥沙使其懸浮在水中。即使大多數生命仍然集中在湖床，但有了流動的水流，整個(ge) 湖泊或許都是宜居的。這讓我們(men) 了解到，冰下湖是如何維持生命生存的，也使我們(men) 得以計劃，未來對其進行探索時該如何進行取樣。”

研究人員的預測可能很快就會(hui) 得到驗證，因為(wei) 一個(ge) 來自英國和智利的團隊計劃在未來幾年內(nei) 對一個(ge) 名為(wei) CECs的湖泊進行取樣。取樣範圍包括該湖泊的整個(ge) 深水層，其結果將顯示微生物生命在湖中的分布狀態。

正如合著者之一、帝國理工大學格蘭(lan) 瑟姆氣候變化與(yu) 環境研究所（Grantham Institute）聯合主任Martin Siegert教授所解釋的那樣，這些研究還可以為(wei) 太陽係其他地方的生命存在假說提供理論支持：“地球和冰冷衛星的冰下水層的物理性質非常相似，基於(yu) 現有研究，我們(men) 現在計劃預測冰冷衛星和行星上液態水庫的物理條件。然而，兩(liang) 者的地理物理環境條件大不相同，所以我們(men) 正在研究新的模型和理論。”

“如今，針對冰冷衛星的研究不斷發展，計算能力日益提高。這對天體(ti) 生物學和地外生命搜尋工作來說是一個(ge) 發展的好時機。”

翻譯：牛華康

審校：黃薇

引進來源：倫(lun) 敦帝國理工學院

引進鏈接：https://phys.org/news/2021-02-lakes-isolated-beneath-antarctic-ice.html